Lebender Roboter aus menschlichen Zellen überrascht Forscher

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Wissenschaftler erschaffen aus menschlichen Zellen winzige lebende Roboter, die sich bewegen und künftig bei der Heilung von Wunden oder geschädigtem Gewebe helfen können.

Lebender Roboter aus menschlichen Zellen überrascht Forscher — Wie sich Anthrobots bewegen. Video : *Phys.org*

Ein Forscherteam der Tufts University und des Wyss Institute der Harvard University nannte den neuen Roboter Anthrobot. Das Produkt baut auf früheren Arbeiten einiger Teammitglieder auf, die den ersten lebenden Roboter, einen sogenannten Xenobot, aus Stammzellen von Embryonen des Afrikanischen Krallenfrosches ( Xenopus laevis ) geschaffen haben. Michael Levin, Professor für Biologie an der School of Arts and Sciences der Tufts University, und Kollegen veröffentlichten die neue Studie am 30. November in der Zeitschrift Advanced Science.

Die Wissenschaftler verwendeten adulte menschliche Zellen, die aus der Luftröhre mehrerer anonymer Spender unterschiedlichen Alters und Geschlechts entnommen wurden. Sie wählten diese Zellen aus, weil sie nach Covid-19 relativ zugänglich sind und aufgrund einer Eigenschaft, von der sie dachten, dass sie die Zellen beweglich machen würde, sagte Gizem Gumuskaya, Postdoktorandin an der Tufts University. Tracheenzellen sind mit haarähnlichen Flimmerhärchen bedeckt, die hin und her schwingen. Sie helfen den Atemwegszellen, winzige Partikel, die in die Atemwege gelangen, hinauszudrücken. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass diese Zellen Organoide bilden können, Zellhaufen, die in der Wissenschaft häufig verwendet werden.

Gumuskaya experimentierte mit der chemischen Zusammensetzung der Wachstumsbedingungen von Trachealzellen und fand einen Weg, die Auswärtsprojektion von Zilien auf Organellen zu fördern. Sobald sie ein geeignetes Substrat gefunden hat, kann sich das Organoid nach einigen Tagen bewegen, wobei die Flimmerhärchen als Ruder fungieren. „Vom ersten bis zum sechsten Tag passierte nichts. Ungefähr am siebten Tag gab es eine schnelle Verwandlung. Es sah aus wie eine blühende Blume. Die Flimmerhärchen sprangen hervor und drehten sich nach außen. Bei unserer Methode wächst jeder Anthropob aus einer einzigen Zelle“, erklärte Gumuskaya.

Es ist dieser Selbstmontagemechanismus, der den Roboter einzigartig macht. Auch viele andere Wissenschaftler haben biologische Roboter entwickelt, diese müssen jedoch von Hand hergestellt werden, indem man Formen baut und Zellen in sie implantiert. Anthrobot ist nicht so. Einige sind kugelförmig und mit Flimmerhärchen bedeckt, während andere kugelförmig und ungleichmäßig mit Flimmerhärchen bedeckt sind. Sie bewegen sich auf unterschiedliche Weise. Manche Roboter gehen geradeaus, andere bewegen sich in engen Kreisen, viele stehen still und schwanken. Unter Laborbedingungen überleben sie bis zu 60 Tage.

Das in der neuesten Studie beschriebene Experiment befindet sich noch in einem frühen Stadium, das Ziel besteht jedoch darin, herauszufinden, ob Anthrobots für medizinische Zwecke geeignet sein könnten. Das Team untersuchte, ob der Anthrobot über in einer Petrischale gezüchtete menschliche Neuronen krabbeln und „gekratzt“ werden konnte, um eine Beschädigung zu simulieren. Sie waren überrascht, dass der Anthrobot das Wachstum in beschädigten Bereichen der Neuronen förderte, obwohl sie den Heilungsmechanismus noch nicht verstehen.

Falk Tauber, Forscher am Freiburger Zentrum für Interagierende Materialien und Biotechnologie der Universität Freiburg, sagte, die Studie liefere eine Grundlage für künftige Bemühungen, biologische Roboter für eine Vielzahl von Funktionen einzusetzen. Die Möglichkeit, sie aus patienteneigenen Zellen herzustellen, eröffne ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten sowohl im Labor als auch letztendlich im menschlichen Körper, sagte er.

Laut Levin gibt es hinsichtlich des Anthrobots keine ethischen oder sicherheitsrelevanten Bedenken. Sie werden nicht aus menschlichen Embryonen erzeugt oder genetisch verändert. Sie können außerhalb einer speziellen Umgebung nicht überleben, haben eine Lebensdauer von nur wenigen Wochen und scheinen biologisch abbaubar zu sein.

An Khang (laut CNN )

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